Magnetic (electromagnetic, mag,…) flowmeter is a device designed for a measuring of the flow and volume of conductive liquids. Measuring of the flow by electromagnetic principle is based on the Faraday’s law of electromagnetic induction. Measured liquid flows through magnetic field generated by two excitation coils. Depending on the speed of the measured liquid, the value of the voltage inducted on sensing electrodes changes. Connected transducer use measured voltage for calculation of instant flow and volume of a flowing liquid. Accuracy of this measuring principle is relatively high. Comonly it is about 0,2 – 1%. The biggest advantages of this principle are: no obstacles in a measuring profile, no pressure drop, very low susceptibility to the formation of deposits or clogging of the flow tube.

You can find closer description of this principle on a famous wikipedia webpages .

Elektromagnetickým průtokoměrem lze v zásadě měřit průtok a objem jakékoli alespoň lehce vodivé kapaliny. Vodivost kapalin může být poměrně nízká. Limitní hodnotou je 5 μS/cm (20 μS/cm pro demineralizovanou vodu). Kde se naopak tento princip neuplatní jsou kapaliny na bázi olejů. Tyto jsou ve své podstatě izolanty, mají tedy velice malou vodivost a měřit je tímto principem není možné.
Stejně jako u jiných principů měření průtoku, mohou být limitem maximální teplota měřené kapaliny, chemické složení, koncentrace a předpokládaná rychlost proudění. V závislosti na těchto vlastnostech je nutné vybrat vhodný průměr senzoru průtoku, materiál jeho výstelky a snímacích elektrod. Problematika výběru senzoru, materiálu výstelky a elektrod je podrobněji popsána v dalších samostatných odstavcích.
Možnosti použití jsou opravdu velmi široké. Pro představu uvádíme základní typy kapalin běžně měřených elektromagnetickými průtokoměry: pitná voda, odpadní voda, kalová voda, slaná (mořská) voda, mléko a mléčné produkty, ovocné šťávy a pyré, pivo, víno, kyseliny, louhy, močovina,…

Elektromagnetický průtokoměr lze rozdělit na dvě hlavní části, kterými jsou vlastní senzor průtoku a vyhodnocovací (displejová) jednotka.

Senzor průtoku je pasivní zařízení, které je bez vyhodnocovací jednotky nefunkční. Skládá se z nerezové měřicí trubice uvnitř vystlané výstelkou, jež ji chrání před přímým stykem s měřenou kapalinou. Do této výstelky jsou zapuštěny kovové snímací elektrody (3 – 8 mm v průměru dle průměru senzoru). Z vnějšku trubice jsou pak pod pláštěm skryty budicí cívky magnetického pole.

Procesní připojení senzoru = princip jakým je senzor uchycen do potrubí (přírubami, svorníky mezi přírubami,
G trubkovým závitem, DIN11851 aseptickým “potravinářským” závitem, potravinářskými clampy,…)

Kompaktní provedení senzoru = senzor je pevně spojen s vyhodnocovací “displejovou” jednotkou

Oddělené provedení senzoru = senzor je vybaven kabelem pro připojení k vyhodnocovací jednotce (délka kabelu 1 – 40 metrů). Vhodné pro instalace do chemicky agresivních nebo do trvale vlhkých prostředí. Senzor je umístěn v agresivním prostředí a vyhodnocovací jednotka může být umístěna na jiném, vhodnějším místě. Stejně tak se uplatní v případě instalace do horkého potrubí, kde oddělená instalace vyhodnocovací jednotky zamezí přenosu vysokých teplot do elektroniky průtokoměru.

Měřicí elektrody elektromagnetického průtokoměru jsou umístěny ve stěnách měrného profilu senzoru průtoku. Materiál elektrod je tedy v přímém kontaktu s měřenou kapalinou. Z toho důvodu jej volíme s ohledem na vlastnosti této kapaliny. Při výběru posuzujeme zejména korozivzdornost materiálu elektrod vlivem působení chemického složení, koncentrace a teploty měřené kapaliny. Pokud měřená kapalina obsahuje pevné částice, které mohou způsobovat odírání elektrod,  je vhodné volit mechanicky tvrdší materiál (Hastelloy C).
Níže jsou uvedeny nejčastěji používané materiály elektrod.

Nerezová (chemická) ocel 316L – kov vhodný pro měření pitné/užitkové/odpadní vody a podobných nekorozivních kapalin na vodní bázi, velmi dobře odolává i hydroxidu sodnému (NaOH)

Hastelloy C22 – chemicky odolnější materiál, vhodný pro použití v potravinářských provozech zpracovávajících mléčné produkty, ovocné šťávy, v pivovarnictví, vinařství atd. Tento materiál volíme zejména proto, že dobře odolává chemicky agresivním kapalinám používaným pro sanitaci potrubí. Vhodný je i k měření kalových vod obsahujících živočišné výměšky a tedy i velké množství čpavku. Lze jej použít i k měření některých kyselin, louhů, alkanů, chloridů. Je však nutné brát v potaz i koncentraci a teplotu kapaliny. Materiál Hastelloy C22 je oproti běžné oceli velmi tvrdý. Proto se používá i v senzorech pro měření kapalin s obsahem pevných abrazivních částic, které mohou na elektrody působit jako brusivo.

Titan – tato slitina nachází velice často uplatnění při měření slané (mořské) vody, odolává ale také některým chloridům, oxidujícím kyselinám, organickým kyselinám, alkanům,…

Tantal – velmi tvrdý vzácný kov, vysoce korozivzdorný, používá se při měření chemicky agresivnějších kyselin, louhů, alkanů,…

Platina – vzácný, chemicky velmi odolný ale také velmi drahý kov. Odolává velkému množství chemikálií. Nelze však použít pro měření amonné soli nebo kyseliny dusičné (HNO3).

Výstelka je část senzoru průtoku, která je trvale ve styku s měřenou kapalinou. Je to materiál, kterým je pokryta trubice senzoru a chrání ji před vlivy měřené kapaliny. Je tedy důležité volit materiál výstelky s ohledem na vlastnosti této kapaliny, aby nedocházelo k jejímu poškození, degradaci. U kapaliny posuzujeme zejména její teplotu, chemické složení, obsah pevných částic, trvalý styk s pitnou vodou nebo poživatinami,…
Nejběžnějšími materiály výstelek, které pokryji převážnou většinu aplikací, jsou pryž nebo PTFE (teflon).

Pryžové výstelky jsou nejekonomičtější variantou a jsou vhodné pro měření průtoku/objemu kapalin s následujícími vlastnostmi:

Teplota měřené kapaliny: 0 – 90°C.
Chemické složení měřené kapaliny: kapaliny na bázi vody, čistá, odpadní i slaná, zkrátka převážně všechny chemicky neagresivní kapaliny
Obsah pevných částic: pro kapaliny s větším množstvím pevných (abrazivních) částic je vhodné použít výstelku z měkké pryže. Pro kapaliny obsahující větší pevné částice (písek, kamení,…) je vhodné vstupní hranu výstelky chránit nerezovým krycím kroužkem. Velmi často se senzory s výstelkou z měkké pryže používají pro měření kalových vod, vod s obsahem popílku z elektráren, odprašovacích zařízení,…
Styk s pitnou vodou: pro studenou pitnou vodu je možné použít výstelku ze speciální varianty tvrdé pryže s certifikací pro trvalý styk s pitnou vodou. Pryžovou výstelku však nelze použít při měření mléčných produktů, ovocných šťáv, piva, vína a dalších poživatin. Pro tyto kapaliny je nutné sáhnout po dražší teflonové PTFE výstelce.

Teflonové (PTFE, E-CTFE) výstelky najdou uplatnění téměř všude. Materiál je chemicky velmi odolný a splňuje i požadavky pro použití ve styku s potravinářskými produkty, pitnou i teplou užitkovou vodou. Zároveň lze měřit kapaliny s výrazně vyšší teplotou. Níže jsou uvedeny vlastnosti kapalin vhodných pro měření za pomoci teflonových výstelek:

Teplota měřené kapaliny: 0 – 150°C.
Chemické složení měřené kapaliny: vhodné pro měření téměř všech kapalin, včetně chemicky velmi agresivních
Obsah pevných částic: teflonová výstelka PTFE velmi dobře odolává kapalinám s obsahem většího množství pevných (abrazivních) částic. Pro kapaliny obsahující větší pevné částice (písek, kamení,…) je vhodné vstupní hranu výstelky chránit nerezovým krycím kroužkem.
Styk s pitnou vodou: teflonová PTFE výstelka splňuje požadavky pro trvalý styk s pitnou vodou, mléčnými produkty, ovocnými šťávami, pivem, vínem a dalšími poživatinami. Námi používané teflonové výstelky jsou schváleny Státním zdravotním ústavem dle požadavků zákona 258/2000 Sb. a vyhlášky MZ 409/2005 Sb. Zároveň mají vystaveno schválení dle britského WRAS (Water Regulations Approval Scheme).

Jedním z důležitých požadavků na správnou instalaci a funkci elektromagnetického (indukčního) průtokoměru je nutnost vodivého pospojení kapaliny před a za senzorem průtoku s pláštěm tohoto senzoru. Pokud je senzor průtoku umístěn v kovovém potrubí, pak se jeho plášť vodiči propojuje s potrubím před a za ním.
Pokud je však potrubí vyrobeno z elektricky nevodivého materiálu (plast, beton, keramika,…), pak je nutné mezi potrubí a senzor vložit na obou stranách zemnicí kroužek, který umožní připojení pospojovacích vodičů a zajistí se tak vodivé pospojení s měřenou kapalinou. Námi vyráběné zemnicí kroužky jsou zhotoveny z nerezové oceli o tloušťce 3 mm. Při objednání je nutné specifikovat pro jaké DN (světlost potrubí) a jaký typ připojení (příruba DIN/EN, příruba ANSI nebo JIS, wafer provedení,…) mají být kroužky použity.

Pokud není toto pospojení zajištěno, dochází k nestabilitě měřeného průtoku. Zároveň může průtokoměr zobrazovat náhodné hodnoty průtoku i přes to, že kapaliny v průtokoměru stojí (neproudí). Toto je vlastnost všech elektromagnetických průtokoměrů daná principem měření.

Jednou z vlastností elektromagnetického principu měření je, že pokud není senzor průtoku trvale a plně zaplaven měřenou kapalinou (senzor je prázdný – neproudí jím žádná kapalina), pak může průtokoměr generovat náhodné hodnoty průtoku. Tento jev je všeobecně dán principem elektromagnetického měření průtoku. Proto se v praxi doporučuje senzor do potrubí umístit tak, aby nemohlo docházet k jeho vyprázdnění. Typicky se senzor umísťuje do sifónu tvořeného okolním potrubím.
Samozřejmě existují aplikace, kde není možné měřenou kapalinu nechávat trvale stát v senzoru (mléko, potravinářské produkty, chemikálie,…). Pro tyto případy je možné vybavit průtokoměr systémem detekce prázdného potrubí EPM. Tento systém se skládá z elektronického modulu, který je implementován do elektroniky průtokoměru a dále z dodatečné detekční elektrody umístěné v senzoru průtoku.

Systém EPM detekuje přítomnost kapaliny v senzoru. Pokud není senzor zaplaven, systém přeruší měření a na displeji zobrazí informaci “NEZAPLAVEN”. Systém lze zapnout nebo vypnout v displejovém menu průtokoměru a zároveň je možné jeho nastavení dle vlastností (elektrické vodivosti) měřené kapaliny. Nastavuje se rozhodovací úroveň “vodivosti” pro určení stavu zaplaveno/nezaplaveno. Vstup do nastavovacího menu se provede dlouhým stiskem tlačítka ENTER dokud průtokoměr nezobrazí výzvu k zadání čtyřmístného kódu PIN. Poté stačí vstoupit do podmenu “Prazdne potrubi” a nastavit vhodnou limitní hodnotu. Ve stejném menu lze odečíst i aktuální bezrozměrnou hodnotu “vodivosti”. Tato hodnota je změřena vždy při vstupu do nastavovacího menu průtokoměru FG4000. Bližší popis funkce najdete v uživatelské příručce dostupné v sekci ke stažení.

Průtokoměr FG4000 lze vybavit modulem analogové proudové smyčky 4-20mA. Tento modul používá vysoce přesný 16-bitový převodník renomovaného výrobce Analog Devices. Modul se instaluje na konektor (kolíkovou lištu) XC2. Při instalaci pozor na správnou pozici modulu. Při nesprávném vložení modulu může dojít ke zničení modulu nebo elektroniky průtokoměru. Proudová smyčka je vždy aktivní (napájená ze strany průtokoměru). Proudový výstup se zapojuje na svorkách XC3/4 (+) a XC3/5 (-).

Nastavení proudové smyčky lze provést z nastavovacího menu průtokoměru. Nastavuje se hodnota průtoku přiřazená hodnotě proudu 20mA. Vstup do nastavovacího menu se provede dlouhým stiskem tlačítka ENTER, dokud průtokoměr nezobrazí výzvu k zadání čtyřmístného kódu PIN. Poté stačí vstoupit do podmenu “Analog vystup” a nastavit požadovanou hodnotu průtoku pro 20mA. Hodnota průtoku se zadává v jednotkách dle aktuálního nastavení zobrazení na hlavním displeji. Pro jednoduchost je jednotka průtoku uvedena v podmenu “Analogovy vystup” v položce “Jednotka prutoku”. Bližší popis funkce najdete na našem webu v uživatelské příručce dostupné v sekci “Ke stažení”.

Každý průtokoměr FG4000 je vybaven dvěma pulzními výstupy typu otevřený kolektor.

První výstup pracuje vždy v režimu objemových pulzů. Druhý výstup lze nastavit pomocí software VISIKAL na stavový. To znamená, že výstup 2 indikuje pouze směr průtoku (kladný směr = OFF, záporný směr = ON) a výstup jedna vysílá objemové pulzy pro oba směry průtoku. Nebo jej lze nastavit jako objemový, v tomto případě výstup 1 vysílá pulzy pro kladný průtok a druhý pak pulzy pro záporný průtok. Pulzní výstup 1 najdete na svorkách XC3/7 (+) a XC3/8 (-). Pulzní výstup 2 používá svorky XC3/9 (+) a XC3/10 (-).

Pulzní výstup lze nastavit v pasivním (napájení ze strany připojeného zařízení) nebo aktivním režimu (napájení +5 V ze strany průtokoměru). Tovární nastavení je pasivní režim. Pro nastavení aktivního režimu je nutné zapojit propojky (jumpery) X3 a X4.

Nastavení pulzní konstanty (množství pulzů na jeden litr) lze provést z nastavovacího menu průtokoměru. Vstup do nastavovacího menu se provede dlouhým stiskem tlačítka ENTER, dokud průtokoměr nezobrazí výzvu k zadání čtyřmístného kódu PIN. Poté stačí vstoupit do podmenu “Vystup objemu” a nastavit požadovanou konstantu počtu impulzů na jeden litr objemu. Bližší popis funkce najdete na našem webu v uživatelské příručce dostupné v sekci “Ke stažení”.

Není nic jednoduššího, než kontaktovat naše obchodní oddělení. Naši zaměstnanci mají mnohaleté zkušeností s návrhy vhodné konfigurace a moc rádi Vám je předají a poradí s volbami, které mohou být pro laika náročné. Ideální je telefonický nebo emailový kontakt, kde Vás trochu vyzpovídáme, abychom zjistili, jaké pro Vás máme nejvhodnější řešení v poměru ceny a užitné hodnoty.

Pro správnou volbu průtokoměru je dobré znát následující:
– typ a teplota měřené kapaliny, popř. koncentrace, jedná-li se o chemické sloučeniny.
– orientační hodnoty předpokládaných průtoků (minimum, nominál, maximum)
– pokud je průtokoměr určen jako náhrada v existující instalaci, je dobré znát typ připojení do potrubí, světlost (DN) a vestavnou délku senzoru
– prostředí, v jakém bude průtokoměr umístěn
– průměr a materiál potrubí, kde bude průtokoměr umístěn

email: sales@limesa.cz
tel.: +420 608124210; +420 602205606

Pozorujete během měření nestabilitu průtoku, pak zkuste prověřit následující:

• Zkontrolujte vodivé propojení pláště senzoru s kapalinou před a za senzorem. V případě, že je průtokoměr instalován v kovovém potrubí, tak se pospojení provádí mezi senzorem a potrubím před a za senzorem.  Pokud je senzor vsazen do plastového, betonového nebo jiného potrubí z elektricky nevodivého materiálu, tak se pospojení provádí pomocí zemnicích kroužků vsazených vždy mezi potrubí a senzor.
• Ujistěte se, že je senzor průtoku během celého měření zaplaven a to v celém jeho měrném profilu.
• Pokud je senzor v odděleném provedení, zkontrolujte správnost zapojení kabeláže mezi senzorem průtoku a vyhodnocovací displejovou jednotkou.
• Zkontrolujte, není-li senzor nevhodně umístěn do potrubí. Zejména pak, není-li umístěn ve svislém potrubí, kde průtok směřuje shora dolů. Více o problematice umístění senzoru v potrubí najdete v uživatelské příručce, kterou lze stáhnou na našem webu v sekci ke stažení.

• Zkontrolujte, je-li měřicí profil senzoru průtoku zcela zaplaven. Pokud průtokoměr není vybaven systémem detekce prázdného potrubí a senzor je prázdný (nezaplaven), pak může průtokoměr generovat náhodné hodnoty průtoku. Toto je vlastnost všech elektromagnetických (indukčních) průtokoměrů. Řešením je umístění senzoru průtoku do místa v potrubí, které je trvale zaplaveno. Pro případy, kdy nelze senzor nechat trvale zaplavený, je možné vybavit průtokoměr systémem detekce prázdného potrubí, který tento stav vyhodnotí a přeruší měření od doby, kdy bude opětovně zaplaven. Tento systém je nutné objednat před výrobou průtokoměru.
• Zkontrolujte, je-li plášť senzoru průtoku správně vodivě pospojen s měřenou kapalinou před a za tímto senzorem. Pospojení se provádí vodiči o průřezu minimálně 4 mm². Vodiči se spojuje připravený zemnicí bod (závit M5) na krčku senzoru průtoku a kovové potrubí před a za senzorem. Pokud je potrubí vyrobeno z elektricky nevodivého materiálu, pak se mezi senzor a potrubí vkládají zemnicí kroužky z nerezové oceli, které pospojení s měřenou kapalinou zajistí.